耳鳴の脳活動の解明と質感制御

• Project Area: Understanding human recognition of material properties for innovation in SHITSUKAN science and technology
• Project/Area Number: 18H04999
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 高橋 宏知 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (90361518)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000); Fiscal Year 2019: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2018: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
• Keywords: 聴覚 / 脳 / 耳鳴 / 知覚

Outline of Annual Research Achievements

耳鳴は，主観的・意識的な知覚であり，脳で作り出される．さらに耳鳴が不快な情動を生み出すと，症状を重篤化し，QOLの深刻な低下を招く．本研究の目的は，耳鳴の発生・重篤化の脳内メカニズムを解明したうえで，音提示（音響療法），音学習（行動療法），投薬などにより，耳鳴知覚の質感を変え，症状を改善できる手法を見出すことである．
最近の報告では，主訴に初診受診した患者に対し，耳鳴実態調査を実施したところ，被験者の21%に聴覚過敏を認めた．これらの聴覚過敏有症者は，非有症者よりも，耳鳴の拍動性，大きさ，苦痛度などに顕著な傾向を認めた．この結果から，聴覚過敏が耳鳴有症者のQOLの低下を招くと考えられる．
そこで動物実験でも，聴覚過敏様症状に注意して，行動実験と生理実験の結果を精査した．行動実験では，音響曝露により，プレパルス抑制が増加する個体も認められた．これは，音響曝露により，聴覚過敏が生じたと考えられる．次に，この聴覚過敏様症状と相関する脳活動を探索した．具体的には，聴覚野第4層で計測した神経信号を解析対象とし，視床からの聴覚野への入力情報である局所電場電位の大きさ (LFP) と，聴覚野からの出力情報である発火量 (Spikes; SPK) を定量化し，曝露群と統制群とで比較した．その結果，LFPとSPKの活動強度比（聴覚野ゲイン）は，統制群では刺激音圧の低下に伴い増加する傾向にあった．一方で曝露群では，統制群ほど顕著なゲインの増加傾向はみられなかった．また，SPKの反応強度は，聴覚過敏を示唆する行動指標と相関した．
これらの結果は，音響外傷に伴う聴覚野ゲインの変化は，聴覚過敏と密接に関わる可能性を示唆する．また，聴覚野レベルでのゲイン調整が，耳鳴治療の有効なターゲットになり得る．

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Darwinian computation with a functional map of the auditory cortex (2020)
  • Author(s): Takahashi Hirokazu
  • Journal Title: Acoustical Science and Technology Volume: 41 Issue: 1 Pages: 39-47
  • DOI: 10.1250/ast.41.39
  • NAID: 130007782671
  • ISSN: 0369-4232, 1346-3969, 1347-5177
  • Year and Date: 2020-01-01
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Micro-electrocorticogram Measurement in the Auditory Cortex of Rats during Auditory Tasks (2019)
  • Author(s): 石津光太郎，白松（磯口）知世，小河原康一，高橋宏知
  • Journal Title: IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems Volume: 139 Issue: 5 Pages: 625-631
  • DOI: 10.1541/ieejeiss.139.625
  • NAID: 130007641459
  • ISSN: 0385-4221, 1348-8155
  • Year and Date: 2019-05-01
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tone frequency representation beyond the tonotopic map: Cross-correlation between ongoing activity in the rat auditory cortex (2019)
  • Author(s): Wake Naoki、Shiramatsu Tomoyo Isoguchi、Takahashi Hirokazu
  • Journal Title: Neuroscience Volume: 409 Pages: 35-42
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2019.04.026
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Autoencoding of long-term scalp electroencephalogram to detect epileptic seizure for diagnosis support system (2019)
  • Author(s): Emami Ali、Kunii Naoto、Matsuo Takeshi、Shinozaki Takashi、Kawai Kensuke、Takahashi Hirokazu
  • Journal Title: Computers in Biology and Medicine Volume: 110 Pages: 227-233
  • DOI: 10.1016/j.compbiomed.2019.05.025
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhancing listening capability of humanoid robot by reduction of stationary ego‐noise (2019)
  • Author(s): Wake Naoki、Fukumoto Masaaki、Takahashi Hirokazu、Ikeuchi Katsushi
  • Journal Title: IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering Volume: 14 Issue: 12 Pages: 1815-1822
  • DOI: 10.1002/tee.23008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] エンジニアのための脳科学のすすめ (2019)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Journal Title: 電子情報通信学会誌 Volume: 102 Pages: 881-888
  • NAID: 40022016770
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] AIによるてんかん脳波の自動検出 (2019)
  • Author(s): 高橋宏知，川合謙介
  • Journal Title: Medical Technology Volume: 47 Pages: 1071-1073
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Seizuredetection by convolutional neural network-based analysis of scalp electroencephalographyplot images (2019)
  • Author(s): Ali Emami, Naoto Kunii, Takeshi Matsuo, Takashi Shinozaki, Kensuke Kawai, and Hirokazu Takahashi
  • Journal Title: NeuroImage: Clinical Volume: 22 Pages: 10-10
  • DOI: 10.1016/j.nicl.2019.101684
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Layer-specific representation of long-lasting sustained activity in the rat auditory cortex (2019)
  • Author(s): Tomoyo I. Shiramatsu, Kenji Ibayashi, and Hirokazu Takahashi
  • Journal Title: Neuroscience Volume: 408 Pages: 91-104
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2019.03.063
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Robust representation beyond the tonotopic map: Cross-correlation between sustained activity in the rat auditory cortex (2019)
  • Author(s): Naoki Wake, Tomoyo I. Shiramatsu, and Hirokazu Takahashi
  • Journal Title: Neuroscience Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Darwinian computation with functional map in auditory cortex (2019)
  • Author(s): Hirokazu Takahashi
  • Journal Title: Acoustical Science and Technology Volume: 印刷中
  • NAID: 130007782671
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spontaneous Local Synchrony Associated with Tinnitus in the Auditory Cortex of Rats (2018)
  • Author(s): 和家尚希，神崎晶，高橋宏知
  • Journal Title: AUDIOLOGY JAPAN Volume: 61 Issue: 2 Pages: 160-169
  • DOI: 10.4295/audiology.61.160
  • NAID: 130007404222
  • ISSN: 0303-8106, 1883-7301
  • Year and Date: 2018-04-28
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Behavioral evaluation of auditory stream segregation in rats (2018)
  • Author(s): Noda Takahiro、Takahashi Hirokazu
  • Journal Title: Neuroscience Research Volume: 印刷中 Pages: 52-62
  • DOI: 10.1016/j.neures.2018.03.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preference test of sound among multiple alternatives in rats (2018)
  • Author(s): Ryo Soga, Tomoyo I. Shiramatsu, and Hirokazu Takahashi
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 13 Issue: 6 Pages: 13-13
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0197361
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mismatch negativity in rat auditory cortex represents the empirical salience of sounds (2018)
  • Author(s): Tomoyo I. Shiramatsu, and Hirokazu Takahashi
  • Journal Title: Frontiers in Neuroscience Volume: 12 Pages: 13-13
  • DOI: 10.3389/fnins.2018.00924
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 聴知覚と聴覚野の神経活動の位相同期 (2018)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Journal Title: Audiology Japan Volume: 61 Pages: 246-253
  • NAID: 130007493713
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] レポート可能な聴知覚に対する視床電気刺激の影響 (2020)
  • Author(s): 阿部泰己, 石津光太郎, 白松(磯口)知世, 高橋宏知
  • Organizer: 電気学会研究会資料医用・生体工学研究会[開催中止]
• [Presentation] げっ歯類モデルにおけるミスマッチネガティビティの多点計測 (2020)
  • Author(s): 白松（磯口）知世，高橋宏知
  • Organizer: 音響学会2020年春季研究発表会[開催中止]
  • Invited
• [Presentation] Decoding of Darwinian neural activities in the auditory cortex (2020)
  • Author(s): Hirokazu Takahashi
  • Organizer: The 6th CiNet Conference: Brain-Machine Interface Medical Engineering based on Neuroscience
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Neural correlates of tinnitus in the auditory cortex of rat (2020)
  • Author(s): Hirokazu Takahashi and Naoki Wake
  • Organizer: 第97回日本生理学会大会[開催中止]
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ラット覚醒下での視床-聴皮質の多点同時電気生理計測 (2019)
  • Author(s): 石津光太郎，高橋宏知
  • Organizer: 日本音響学会聴覚研究会資料
• [Presentation] 迷走神経刺激がラット聴皮質の定常的な神経活動の情報表現に及ぼす影響 (2019)
  • Author(s): 白松（磯口）知世，井林賢志，川合謙介，高橋宏知
  • Organizer: 日本音響学会聴覚研究会資料
• [Presentation] ラット脳の電気刺激による聴知覚操作の検討 (2019)
  • Author(s): 阿部泰己，石津光太郎，和家尚希，高橋宏知
  • Organizer: 日本音響学会聴覚研究会資料
• [Presentation] 視床‐聴皮質間における情報流の覚醒下および麻酔下での比較 (2019)
  • Author(s): 石津光太郎，高橋宏知
  • Organizer: 2019年電気学会電子・情報・システム部門大会講演論文集
• [Presentation] 迷走神経刺激による視床-聴皮質の可塑的変化 (2019)
  • Author(s): 白松（磯口）知世，井林賢志，日露理英，川合謙介，高橋宏知
  • Organizer: 2019年電気学会電子・情報・システム部門大会講演論文集
• [Presentation] 人工知能 vs. 生命知能 (2019)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: ERATO池谷脳AIプロジェクト キックオフ公開シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 深層学習による脳波からの発作検出（シンポジウム11 てんかん診療へのAIの応用） (2019)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: 第53回日本てんかん学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] 麻酔下ラット聴皮質における単一試行のミスマッチネガティビティ (2019)
  • Author(s): 白松（磯口）知世，高橋 宏知
  • Organizer: 第49回日本臨床神経生理学会学術大会抄録集
  • Invited
• [Presentation] 麻酔下ラットにおける視覚ミスマッチネガティビティ (2019)
  • Author(s): 森 叶人，白松 (磯口) 知世，石津 光太郎，高橋 宏知
  • Organizer: 第49回日本臨床神経生理学会学術大会抄録集
  • Invited
• [Presentation] Intelligence emerging from dissociate culture of neurons on MEA (2019)
  • Author(s): Hirokazu Takahashi
  • Organizer: ASUKA Symposium 2019 (Advanced Science for Future in Kashihara) A New phase of Regenerative Medicine
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 脳組織に内在する知能の源泉 (2019)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: 第66回応用物理学会春季学術講演会
  • Invited
• [Presentation] Origin of intelligence in the brain (2019)
  • Author(s): Hirokazu Takahashi
  • Organizer: UTokyo-SNU Workshop on Robotics, 2019
  • Invited
• [Presentation] メカ屋のための脳科学入門－脳をリバースエンジニアリングする (2019)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: 2018年度 東京エレクトロン株式会社 畑村塾
  • Invited
• [Presentation] ラット聴覚野のMMNとその可塑性 (2019)
  • Author(s): 白松（磯口）知世，高橋宏知
  • Organizer: 第２回MMN研究会
• [Presentation] げっ歯類の音楽知覚の神経基盤 (2019)
  • Author(s): 松竹理匠，石津光太郎，和家尚希，曾我遼，白松（磯口）知世，高橋宏知
  • Organizer: 電気学会研究会資料 医用・生体工学研究会
• [Presentation] Synchronized Local Field Potentials Associated with Tinnitus in the Rat Auditory Cortex (2019)
  • Author(s): Naoki Wake, Tomoyo I Shiramatsu, and Hirokazu
  • Organizer: The second meeting of Consciousness Research Network 2019 (CoRN 2019)
• [Presentation] Neural plasticity underlying dynamic auditory perception: Implications for Adaptive Robotics (2019)
  • Author(s): Naoki Wake, and Hirokazu Takahashi
  • Organizer: UTokyo-SNU Workshop on Robotics, 2019
• [Presentation] Darwinian computation with functional map in auditory cortex (2018)
  • Author(s): Hirokazu Takahashi
  • Organizer: Tohoku Universal Acoustical Communication Month 2018
  • Invited
• [Presentation] 神経活動パターンの多様性と秩序：“生命知能”の源泉を探る (2018)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: 第57回日本生体医工学会大会
  • Invited
• [Presentation] 知性や感性を生み出す脳の仕組み：生命知能 vs. 人工知能 (2018)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: 第3回 応用倫理・応用哲学研究会
  • Invited
• [Presentation] 脳をリバースエンジニアリングする (2018)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: 日本機械学会2018年度年次大会 市民フォーラム：脳科学とデザイン(基礎から応用まで)
  • Invited
• [Presentation] 脳をリバースエンジニアリングする：知能と芸術の源泉を探る (2018)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: 計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム2018（SICE LE2018）
  • Invited
• [Presentation] 工学的視点の脳科学 (2018)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: 電子情報通信学会 2018年ソサイエティ大会 企画セッション「人工知能と材料・デバイス」
  • Invited
• [Presentation] ラットの聴覚野における機能マップと定常的な神経反応の同期 (2018)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: 第5回 脳神経外科BMI研究会
  • Invited
• [Presentation] Intelligence emerging from spontaneously active neuronal culture (脳の自発活動から創発する知能) (2018)
  • Author(s): Hirokazu Takahashi
  • Organizer: The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society, 2018
  • Invited
• [Presentation] 脳をリバースエンジニアリングする －生命知能 vs. 人工知能－ (2018)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: 先端研カフェセミナー
  • Invited
• [Presentation] 脳のリバースエンジニアリング ―知能・芸術・宗教を生み出す脳の仕組み― (2018)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: 「科学と宗教―日本哲学の観点から」研究会（立正大学 村田純一研究室）
  • Invited
• [Presentation] 脳をリバースエンジニアリングする ―意識・宗教編― (2018)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: 電子情報技術産業協会感性・身体性センシング技術分科会 第3回 感性・身体性センシング技術分科会
  • Invited
• [Presentation] 脳科学からアプローチ！～脳は美をどう捉えるのか～ (2018)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: ブレインアナリスト協会「ブレインラボ」心と脳の勉強会
  • Invited
• [Presentation] “Intelligence emerging from spontaneously active neuronal culture (2018)
  • Author(s): Hirokazu Takahashi
  • Organizer: IRCN PI Chalk Talk One (PIC1)
  • Invited
• [Presentation] 脳のリバースエンジニアリング (1) 知能と芸術/ (2) 意識と宗教 (2018)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: 明治大学理工学研究科総合講義
  • Invited
• [Presentation] 脳のリバースエンジニアリング －生命知能 vs. 人工知能－ (2018)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: ニコニコAIスクール 上級編
  • Invited
• [Presentation] 脳のリバースエンジニアリングと創発コンピューティング (2018)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: 第６回TIAナノエレクトロニクス・ナノテクノロジーサマースクール（筑波大学）
  • Invited
• [Presentation] ラットの原始的な音楽嗜好性評価の試み (2018)
  • Author(s): 松竹理匠，曾我 遼，白松（磯口）知世，高橋宏知
  • Organizer: 平成30年電気学会電子・情報・システム部門大会講演論文集
• [Presentation] 音響外傷に伴う聴覚野の周波数マップの可塑的変化 (2018)
  • Author(s): 和家尚希，磯口（白松）知世，高橋宏知
  • Organizer: 平成30年電気学会電子・情報・システム部門大会講演論文集
• [Presentation] 蝸牛シナプトパシーラットの聴力評価 (2018)
  • Author(s): 和家尚希，山口太郎，阿部泰己，石津光太郎 ，荻田 喜代一 ，神崎晶，高橋宏知
  • Organizer: 第15回内耳研究会
• [Presentation] 音響外傷が聴覚野における情報表現に与える影響 (2018)
  • Author(s): 和家尚希，白松（磯口）知世，高橋宏知
  • Organizer: 生体医工学会関東支部若手研究者発表会2018
• [Presentation] Mismatch negativity in the rat auditory cortex encodes empirical salience of sounds (2018)
  • Author(s): Hirokazu Takahashi, Tomoyo I. Shiramatsu
  • Organizer: MMN2018: The 8th Mismatch Negativity Conference, 2018
• [Book] 生き物と音の事典 (2019)
  • Author(s): 生物音響学会
  • Total Pages: 464
  • Publisher: 朝倉書店
  • ISBN: 9784254171679
• [Remarks] 研究代表者のウェブページ
  • URL: http://www.ne.t.u-tokyo.ac.jp/
• [Remarks] 研究代表者のホームページ
  • URL: http://www.brain.rcast.u-tokyo.ac.jp/~takahashi/